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目的

本発明は液晶表示体等の表示体背面に配置し、液晶表示をより見易くするための省エネルギー型面発光体(いわゆるバックライト)を得ることを目的とする。

構成

発光体において、該発光体のプラスチックからなる拡散部材に100μm〜130μmの粒径からなる蓄光部材を分散させ、この隙間に30μm〜60μmの粒径からなる蓄光部材を介在した蓄光部材の分散構造で、蓄光部材の総含有量が30wt%〜60wt%とした拡散部材を用いたことを特徴とする高輝度蓄光発光体であり、この蓄光発光体は1mm以下の板厚を有する拡散部材からなり、光励起するランプの光が、透過し、光励起している発光色を示すが、光励起するランプが消灯したときは該蓄光発光体が蓄光色で発光することを特徴としている高輝度蓄光面発光体。

概要

背景

従来の透過型液晶表示体等の表示体背面に配置する面発光体には第5図、導光板方式と第6図、直下方式の2方式がある。両方式とも冷陰極管17、23または熱陰極管光源として、拡散シート15または拡散板24に照射導光板14または光量ムラを調節するため、ドット状の光吸収体印刷した遮蔽マスク16により、面発光体面が均一な光量となるように調節している。

しかし、液晶表示体装備されたパーソナルコンピュターなどの機器が動作しているときは、当然液晶表示体が動作しており、液晶表示体背面に配置されている面発光体(いわゆるバックライト)は液晶表示体が動作している限り、常に動作することになる。そのため、冷陰極管1または熱陰極管による電力消費は大きく、特に携帯用ノート型パーソナルコンピュターモバイルコンピュター)などの電池使用機器の場合は、電力消費量が大きく問題となっており、面発光体を使用しないことが多かった。しかし、携帯用のノート型パーソナルコンピュター(モバイルコンピュター)など電池使用機器の場合でも、最近では冷陰極管などを用いた面発光体(いわゆるバックライト)を使用したものが市場に出ているが、充電式電池で、一定時間動作させない状況ではコンピューターの動作が停止してしまう構造になっているが電池の消耗時間が非常に短く、すぐに充電しなくてはならない状況になっている。

次に、第5図 第6図に基ずき、従来の面発光体(いわゆるバックライト)の構造につき、説明すると、先ず第5図は前述した通り、導光板方式を示し、冷陰極管17、により発生した光線21は導光板14を経て、反射シート18、19にて反射して、拡散シート15に達する。また導光板14とは反対側に出た光線22は導光板14で反射して拡散シート15に達する。これら導光板14、反射板18、反射シート19を固定するためのケース20から構成されている。パーソナルコンピュターが動作しているときは、冷陰極管17は常に発光動作している構成になっている。

第6図は直下方式を示し、冷陰極管23を出た光線27は拡散板24に達し、光線26aはケースを兼ねた反射板26で反射して、拡散板24に達する。ドット状の光吸収体を印刷した遮蔽マスク25が拡散板24に固定または遊離した状態で、冷陰極管23側に配置されている構成になっている。この例でもパーソナルコンピュターが動作しているときは、冷陰極管23は常に発光動作している構成になっている。

概要

本発明は液晶表示体等の表示体背面に配置し、液晶表示をより見易くするための省エネルギー型の面発光体(いわゆるバックライト)を得ることを目的とする。

発光体において、該発光体のプラスチックからなる拡散部材に100μm〜130μmの粒径からなる蓄光部材を分散させ、この隙間に30μm〜60μmの粒径からなる蓄光部材を介在した蓄光部材の分散構造で、蓄光部材の総含有量が30wt%〜60wt%とした拡散部材を用いたことを特徴とする高輝度蓄光発光体であり、この蓄光発光体は1mm以下の板厚を有する拡散部材からなり、光励起するランプの光が、透過し、光励起している発光色を示すが、光励起するランプが消灯したときは該蓄光発光体が蓄光色で発光することを特徴としている高輝度蓄光面発光体。

目的

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
3件

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請求項1

発光体において、該発光体のプラスチックからなる拡散部材に100μm〜130μmの粒径からなる蓄光部材を分散させ、この隙間に30μm〜60μmの粒径からなる蓄光部材を介在した蓄光部材の分散構造で、蓄光部材の総含有量が30wt%〜60wt%とした拡散部材を用いたことを特徴とする高輝度蓄光発光体。

請求項2

発光体において、該発光体のプラスチックからなる拡散部材に30μm〜60μmの粒径を主体とした蓄光部材を30wt%〜60wt%入れたことを特徴とする第1項記載の高輝度蓄光発光体。

請求項3

発光体において、該発光体のプラスチックからなる拡散部材に100μm〜130μmの粒径を主体とした蓄光部材を30wt%〜60wt%入れたことを特徴とする第1項記載の高輝度蓄光発光体。

請求項4

上記の該蓄光発光体は1mm以下の板厚を有する拡散部材からなり、光励起するランプの光が、透過し、光励起している発光色を示すが、光励起するランプが消灯したときは該蓄光発光体が蓄光色で発光することを特徴とする第1項記載の高輝度蓄光発光体。

請求項5

強誘電体液晶表示ゲストホスト液晶表示などの透過率の高い表示体反射面に上記の該蓄光発光体を配置したことを特徴とする第1項記載の高輝度蓄光発光体。

請求項6

反射型液晶表示体において、反射シートと光励起した該蓄光発光体(シート)とを置き換えられる構造としたことを特徴とする第1項記載の高輝度蓄光発光体。

技術分野

0001

本発明は液晶表示体等の表示体背面に配置し、液晶表示をより見易くするための省エネルギー型面発光体(いわゆるバックライト)に関する。

背景技術

0002

従来の透過型液晶表示体等の表示体背面に配置する面発光体には第5図、導光板方式と第6図、直下方式の2方式がある。両方式とも冷陰極管17、23または熱陰極管光源として、拡散シート15または拡散板24に照射導光板14または光量ムラを調節するため、ドット状の光吸収体印刷した遮蔽マスク16により、面発光体面が均一な光量となるように調節している。

0003

しかし、液晶表示体の装備されたパーソナルコンピュターなどの機器が動作しているときは、当然液晶表示体が動作しており、液晶表示体背面に配置されている面発光体(いわゆるバックライト)は液晶表示体が動作している限り、常に動作することになる。そのため、冷陰極管1または熱陰極管による電力消費は大きく、特に携帯用ノート型パーソナルコンピュターモバイルコンピュター)などの電池使用機器の場合は、電力消費量が大きく問題となっており、面発光体を使用しないことが多かった。しかし、携帯用のノート型パーソナルコンピュター(モバイルコンピュター)など電池使用機器の場合でも、最近では冷陰極管などを用いた面発光体(いわゆるバックライト)を使用したものが市場に出ているが、充電式電池で、一定時間動作させない状況ではコンピューターの動作が停止してしまう構造になっているが電池の消耗時間が非常に短く、すぐに充電しなくてはならない状況になっている。

0004

次に、第5図 第6図に基ずき、従来の面発光体(いわゆるバックライト)の構造につき、説明すると、先ず第5図は前述した通り、導光板方式を示し、冷陰極管17、により発生した光線21は導光板14を経て、反射シート18、19にて反射して、拡散シート15に達する。また導光板14とは反対側に出た光線22は導光板14で反射して拡散シート15に達する。これら導光板14、反射板18、反射シート19を固定するためのケース20から構成されている。パーソナルコンピュターが動作しているときは、冷陰極管17は常に発光動作している構成になっている。

0005

第6図は直下方式を示し、冷陰極管23を出た光線27は拡散板24に達し、光線26aはケースを兼ねた反射板26で反射して、拡散板24に達する。ドット状の光吸収体を印刷した遮蔽マスク25が拡散板24に固定または遊離した状態で、冷陰極管23側に配置されている構成になっている。この例でもパーソナルコンピュターが動作しているときは、冷陰極管23は常に発光動作している構成になっている。

発明が解決しようとする課題

0006

第1の課題 最近のコンピュターの中央演算装置(CPU)のクロック周波数高速化、メモリー量の増加などから機器自身消費電力の増加があり、その上、上述のように液晶表示体背面の面発光体(いわゆるバックライト)の消費電力が大きく、特に電池使用の携帯用端末コンピュターなどでは面発光体(いわゆるバックライト)の消費電力が大きな問題となっていた。

0007

第2の課題電池使用の携帯用端末コンピュターなどでコンピュター情報を印刷するとき、液晶表示体が動作していても、電池の消耗を防ぐため、面発光体(いわゆるバックライト)の冷陰極管を消灯している。できれば、点灯しておきたい。第3の課題 特に携帯用端末コンピュターは現状では電池の消耗が大きいことから、面発光体(いわゆるバックライト)を使用せず、透過型液晶表示体を使用せず反射型液晶表示体を使用している例が多かった。しかし、反射型液晶表示では夜間暗いところでは表示内容判別できず困っていた。第4の課題 現状の蓄光発光体は拡散板に蓄光物質を塗布しているが、発光輝度が低く面発光体(いわゆるバックライト)としての実用性に乏しいものであった。輝度の高い蓄光発光体が要望されていた。

課題を解決するための手段

0008

上記 目的を達成するために、樹脂にジィストロジュムDy,イユウロピュムEuなど稀土類金属からなる粒子を20wt%入れ、成型したものについては、その応用についての出願が平成10年特許願第276379号にて為されているが、本発明においては樹脂にジィストロジュムDy,イユウロピュムEuなど稀土類金属からなる粒径30〜60μm,粒径100μm〜130μmの蓄光物質を、30〜60wt%添加した拡散板(拡散樹脂シート)を用いる。蓄光物質の樹脂への添加は粒径により、または粒径30μm〜60μm、粒径100μm〜130μmの組合わせにより、本発明の実施例に記述するようにそれぞれに特徴があることが判明している事項に係かわるものである。特に、本特許は拡散板(シート)に限定して、記述しているが、樹脂にジィストロジュムDy,イユウロピュムEuなど稀土類金属からなる粒子を30〜60wt%添加した全ての応用品に及ぶものとする。

0009

また拡散板(樹脂拡散シート)の板厚シート厚)の厚さは請求項4の効果を出すためには、1mm以下にする必要がある。これは冷陰極管の白色をそのまま拡散板表面に表示させるために透過率を向上させるためである。冷陰極管が消灯したときは拡散板(樹脂拡散シート)の蓄光物質が発光し、蓄光による発光色に変化する。また、拡散板(樹脂拡散シート)の蓄光物質は光の拡散効果があるため、一様な輝度を持つ面発光体(いわゆるバックライト)が得られる。

0010

蓄光物質入り樹脂板(拡散シート)は冷陰極管1、紫外蛍光ランプ(いわゆるブラックライト)11などで、一度照射すると30分間で蓄光(残光)250mCd/m2を保ち、1時間で110mCd/m2の蓄光(残光)を保つことができる。この残光の明るさは室内でも容易に確認が可能であり、新聞を容易に読むことができる。従って、面発光体(いわゆるバックライト)は冷陰極管1、熱陰極管、紫外蛍光ランプ(いわいるブラックライト)11を点灯、さらに消灯をした後でも長時間に渡り発光しているので、例えば、電池が消耗してコンピューター操作をしなくてはならない時でも、面発光体(いわゆるバックライト)を消灯し、コンピューター操作の継続が可能である。

0011

また、ツイステットネマチック液晶セル(いわゆるTN液晶パネル)はその構造上、偏光フイルムを2枚使用していることと、またセル厚が10μm程度であるために、低下率が20%程度になっている。これは偏光フイルムが単体の場合その透過率が40%〜44%であるが、2枚の偏光フイルムにしたとき、偏光が平行のときで、その透過率は30%〜38%になることが良く知られていることによるものである。。

0012

最近の液晶表示では偏光板を1枚にして透過率を30%にすることができた例があるが、表示面からの光で蓄光板(シート)を励起して、100%励起されるとしても入射光の4%〜9%が目に見える程度であるから、使用に耐えないから、次のような2種類の発明を為す事になった。液晶分子中に液晶分子と同じ形状の色素を入れ、偏光シートを除いたゲストホスト液晶セルGHセル)とかセル厚が数μmで偏光シートのいらない強誘電体液晶セルなどは表示体としての透過率が高いために反射板の代わりに蓄光物質入り樹脂板または蓄光物質入り樹脂拡散シートを用いることにより、昼間は蓄光物質入り樹脂板(拡散シート)を反射板として用い、継続使用のときは蓄光物質入り樹脂板(拡散シート)は、いわゆるバックライトとして用いることができるようになった。

0013

次の方法はこの蓄光物質入り樹脂板(拡散シート)である蓄光板(シート)を液晶表示体の反射シートとして取り付けておき、反射シートの裏面(液晶セルの反対側)から、直接または鏡、導光体により、蓄光板(シート)を励起する。または蓄光板(シート)は常に励起おき、暗くなったとき、液晶表示体の反射シートと置き換える構造を発明した。

0014

第1の作用蓄光物質が分散している蓄光物質入り拡散板(蓄光物質入りアクリルニトリル8)に冷陰極管1、熱陰極管、または紫外蛍光ランプ11(いわゆるブラックライト)の光波長200〜400nmの光が照射されると蓄光物質が発光し、可視光518nm近辺の発光色が出る。320nm以下の短波長は有害紫外領域に相当する。従って、この部分の紫外線は発生させないで、安全な350nmの紫外線による光励起を行う。また安全な350nmの紫外線による光励起は最大の効率を示すので、この領域の紫外線の入った冷陰極管1、熱陰極管、紫外蛍光ランプ11(いわゆるブラックライト)を使用することが、望ましい。

0015

第2の作用 一度、冷陰極管1、熱陰極管、紫外蛍光ランプ11(いわゆるブラックライト)を点灯すると、蓄光物質入り拡散板(シート)8は消灯しても、10時間程度、室内でも十分に確認できる程度の発光輝度が保てる。これは携帯用端末コンピュターなどの電池の消耗を少なくするために応用ができるもので、一時期、冷陰極管1、熱陰極管、紫外蛍光ランプ11(いわゆるブラックライト)を点灯した後、本蓄光物質入り拡散板(シート)の発光で、液晶表示を見ることが可能となった。

0016

第3の作用樹脂板材料はアクリロニトリルブタジエンスチレンBSアクリロニトリルスチレンAS,ポリプロピレンPP,ポリフェニレンサルファイドPPSなどエンジニアリングプラスチックスなどに蓄光物質を添加しても効果があるが、ポリカーボネートポリメチールメタアクリレートのような天然で透明な材料を用いた方がより多くの効果が得られる。

0017

第4の作用蓄光物質入り樹脂板の輝度を高めるために樹脂に添加する蓄光物質の割合は樹脂板(拡散シート)の板厚を一定にしたとき、蓄光物質の量を技術的な面で可能な限り、多量に充填することが蓄光の輝度を向上させ、高い蓄光で時間(残光時間)を長くするという著しい効果があるということが判明した。現状で技術的に可能な充填量は60wt%である。この高輝度で蓄光が長い時間保持する現象は蓄光物質入り樹脂板(シート)の板厚が薄い程顕著であることが判明している。

0018

第5の作用ゲスト−ホスト液晶セル(GHセル)とか強誘電体液晶セルなどは透過率が高いので反射板の代わりに蓄光物質入り樹脂板(拡散板)または蓄光物質入り樹脂シート(拡散シート)を用いることにより、昼間は蓄光物質入り樹脂板(シート)を反射板として用い、暗くなって継続使用のときはいわゆるバックライトとして用いることができるようになった。

発明の効果

0019

第1の効果 本発明は以上のように、樹脂材料蓄光材料を30wt%〜60wt%を添加して、最も効率のよい蓄光拡散板(シート)としたため、冷陰極管1、熱陰極管、紫外蛍光ランプ(いわゆるブラックライト)11を数秒間点灯させるだけで、長時間(約10時間)の発光が継続する。第2の効果 拡散板(シート)の板厚(シート厚)の厚さを1mm以下にすると、冷陰極管の白色をそのまま拡散板(樹脂板)表面に表示させることが可能になり、冷陰極管が消灯したときは拡散板の蓄光物質が発光し、蓄光による発光色に変化する。これは蓄光樹脂板(拡散シート)を1mm以下にしたことにより、透過率が向上したためである

0020

また、拡散板(樹脂シート)の蓄光物質は光の拡散効果があるため、一様な輝度を持つ面発光体(いわゆるバックライト)が得られる。第3の効果ゲスト−ホスト液晶セル(GHセル)とか強誘電体液晶セルなどは透過率が高いので反射板の代わりに蓄光物質入り樹脂板または蓄光物質入り樹脂シートを用いることにより、昼間は蓄光物質入り樹脂板(シート)を反射板として用い、暗くなって継続使用のときはいわゆるバックライトとして用いることができるようになった。

0021

第1図はポリメチールメタアクリレートPMMAに20wt%、38wt%、50wt%、38wt%の蓄光材(粒径30μm〜130μm)を分散させた蓄光材料入りポリメチールメタアクリレートPMMA(以下、蓄光材料入り面発光体8という)につき、標準光源照度1000Lx,励起時間15分にて照射した後の蓄光(残光)特性を示す。第3図につき、詳細に説明すると、
試料1)蓄光材(粒径30μm〜130μm)20wt%をポリメチールメタアクリレートPMMA樹脂混練し、板厚4mmに成形したサンプル a
(試料2)蓄光材(粒径30μm〜130μm)20wt%をポリメチールメタアクリレートPMMA樹脂と混練し、板厚1mmに成形したサンプル b
(試料3)蓄光材(粒径30μm〜130μm)38wt%をポリメチールメタアクリレートPMMA樹脂と混練し、板厚1mmに成形したサンプル c
(試料4)蓄光材(粒径30μm〜130μm)50wt%をポリメチールメタアクリレートPMMA樹脂と混練し、板厚1mmに成形したサンプル d
(試料5)蓄光材(粒径30μm〜130μm)60wt%をポリメチールメタアクリレートPMMA樹脂と混練し、板厚1mmに成形したサンプル e

0022

試料1aについては板厚4mmであるが、標準光源を照射直後1分後の輝度は3200mcd/m2で高い輝度を示すが、10分後から輝度が急激に低下する(試料2)b(試料3)c(試料4)d(試料5)についてはそれぞれの照射直後1分後の輝度は2000mcd/m2、2500mcd/m23000mcd/m23800mcd/m2と蓄光材の分散量の増加と共に輝度が上昇し、蓄光(残光)はゆっくりと減少して、分散量に比例して長時間の蓄光(残光)を示すことが解った。以上のように蓄光材入りの樹脂成形は板厚(シート厚)をできるだけ薄くし、蓄光材の含有量をできるだけ多くすることが、蓄光輝度の絶対値を高め、蓄光(残光)時間を長くすることが解った。

0023

第2図は本発明の応用に関する実施例を示し、面発光体(バックライト)は従来からある一般的なもので冷陰極管3を使用したものであるが、この面発光体(バックライト)の反射板6が取付けられた導光体4の拡散発光面に本発明の1mm以下の透過率のよい蓄光材料入り拡散シート1を配置し、さらに2枚の偏光シート5に挟み込まれた構成でスインフイルムトランジスターで動作するツイステットネマチック液晶表示2、いわゆるTFT型カラー液晶パネル2を配置した構成になっている。面発光体(バックライト)が動作しているときは冷陰極管3の白色の色調が蓄光材料入り拡散シートを透過して通常のカラー表示を示すが、コンピュターの電源が入っていても使用が停止している状態(アイドル状態)では冷陰極管3が消灯し、蓄光材料入り拡散シート1の白緑色が発光し、TFT型カラー液晶パネル2を継続して照明する。このとき、冷陰極管1の白色の色調が変化してTFT型カラー液晶パネル2の表示が白緑色の色調に変化する。電池を使用した携帯用モバイルコンピュターでは、最近充電式の電池を使用して、面発光体(バックライト)を使用しているが、このようなものでは電池の消耗の節約ができ、有効な発明である。

0024

第3図は本発明の蓄光樹脂拡散板(シート)発光面7とゲスト−ホスト液晶パネル8を組合わせた応用の実施例を示す。液晶分子中に液晶分子と同じ形状の色素を入れ、偏光シートを除いたゲスト−ホスト液晶セル(GHセル)とかセル厚が数μmで偏光シートのいらない強誘電体液晶セルなどは表示体としての透過率が高いために反射板の代わりに蓄光物質入り樹脂板7または蓄光物質入り樹脂拡散シート7を用いることにより、昼間は蓄光物質入り樹脂板(拡散シート)7を反射板として用い、継続使用のときは蓄光物質入り樹脂板(拡散シート)は、いわゆるバックライトとして用いることができるようになった。

0025

第3図は本発明の蓄光樹脂拡散板(シート)7発光面上にゲスト−ホスト液晶パネル8を配置し、蓄光樹脂拡散板(シート)の発光面の反対側に反射板9を配した構成になっている。強誘電体液晶パネルについてもゲスト−ホスト液晶パネル8と置き換えることにより、同様の構成で、同一の効果が得られる。これはゲスト−ホスト液晶パネルまたは強誘電体液晶パネルの透過率が高いために表示体表面からの光の透過、反射で可能となった。第4図は反射式液晶表示体の暗い場所での面発光体(バックライト)として応用に関するもので、本発明の蓄光樹脂拡散板(シート)12と反射板13とを交互に出し入れが可能な構成にしたものにつき説明する。

0026

反射式液晶表示体の反射板13と本発明の蓄光樹脂拡散板(シート)12とを交互に出し入れ可能にしたもので、明るい所では反射式液晶表示体11の裏面に反射板13が置かれこのときは本発明の蓄光樹脂拡散板(シート)12は光に直接晒されている。暗くなったときは蓄光樹脂拡散板(シート)12が反射式液晶表示体11の裏面に配置される構成にした。従って、反射式液晶表示体11であつても暗い所で、表示がよく見えることになった。反射式液晶表示体11は両面に偏光シート10を備えている。

0027

図面の簡単な説明

0028

図1本発明によるポリメチールメタアクリレートPMMA(以下、蓄光材料入り面発光体8という)につき、標準光源の照度1000Lx,励起時間15分にて照射した後の蓄光(残光)特性を示す。
図2本発明の応用に関する実施例を示し、面発光体(バックライト)の拡散発光面に本発明の1mm以下の透過率のよい蓄光材料入り拡散シートを配置した。
図3本発明の蓄光樹脂拡散板(シート)発光面上にゲスト−ホスト液晶パネルを配置し、蓄光樹脂拡散板(シート)の発光面の反対側に反射板を配した構成の実施例
図4反射式液晶表示体の暗い場所での面発光体(バックライト)として応用に関する実施例
図5従来の面発光体(いわゆるバックライト)の構造で導光板方式の断面図
図6従来の面発光体(いわゆるバックライト)の構造で冷陰極管直下方式の断面図

--

0029

a ;試料1
b ; 試料2
c ; 試料3
d ; 試料4
e ; 試料5
1 ;本発明の1mm以下の透過率のよい蓄光材料入り拡散シート
2 ;TFT型カラー液晶パネル
3 ;冷陰極管
4 ;面発光体(バックライト)の導光体
5 ;偏光シート
6 ;反射板
7 ;本発明の蓄光樹脂拡散板(シート)、蓄光物質入り樹脂板
8 ;ゲスト−ホスト液晶パネル
9 ;反射板
10;偏光シート
11;反射式液晶表示体
12;本発明の蓄光樹脂拡散板(シート)
13;反射板
14;導光板
15;拡散シート
16;ドット状の光吸収体を印刷した遮蔽マスク
17;冷陰極管
18;反射シート
19;反射シート
20;ケース
21;光線
22;光線
23;冷陰極管
24;拡散板
25;ドット状の光吸収体を印刷した遮蔽マスク
26;ケースを兼ねた反射板
26a;光線
27;光線

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